基于涡流技术的热交换系统及控制方法与流程

本技术涉及制冷制热系统，特别是涉及一种基于涡流技术的热交换系统及控制方法。

背景技术：

1、关于制冷制热系统，众所周知的，冷源出口温度如需达到-50℃到-80℃，则需要通过二级（自）复叠制冷系统，甚至三级（自）复叠制冷系统来实现，即高温循环+低温循环、低温循环对冷却介质进行冷却。

2、近年来，很多设备都向着小型化、微型化方向发展，而复叠制冷系统需要多个压缩机来组成多个单级系统，同样，自复叠制冷系统所需功率较大，压缩机的尺寸型号也相对大许多，所以复叠和自复叠系统的空间需求量较大，不利于制冷设备向着小型化、微型化发展。

3、在复叠和自复叠系统中也有利用涡流管来进行制冷的，涡流管是一个结构简单，具有能量分离特性的装置，但是利用涡流管实现在复叠和自复叠系统中的制冷效率较低。

技术实现思路

1、有鉴于此，本技术实施例为解决背景技术中存在的至少一个问题而提供一种基于涡流技术的热交换系统。

2、第一方面，本技术实施例提供了一种基于涡流技术的热交换系统，所述热交换系统包括：

3、冷媒线路，其上连接有供冷媒依次流经的压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器；

4、第一涡流线路，其上连接有第一涡流管，所述第一涡流管的输入端连接气源，所述第一涡流管的低温输出端连接所述冷凝器，所述第一涡流管的低温输出端输出的第一低温气体与所述冷凝器中的所述冷媒进行热交换，所述冷凝器中的所述冷媒的温度高于所述第一低温气体的温度；

5、第二涡流线路，其上连接有第二涡流管，所述第二涡流管的输入端连接所述气源，所述第二涡流管的低温输出端连接所述蒸发器，所述第二涡流管的低温输出端输出的第二低温气体与所述蒸发器中的所述冷媒进行热交换后流向端口，所述蒸发器中的所述冷媒的温度低于所述第二低温气体的温度，所述气源用于向所述第一涡流管与第二涡流管提供压缩气体。

6、结合本技术的第一方面，在一可选实施方式中，所述冷媒线路上还连接有：

7、预冷器，其连接于所述冷凝器与压缩机之间，其用于对所述压缩机输出的所述冷媒进行预冷，所述预冷器还连接于所述第一涡流线路上，所述第一低温气体经所述冷凝器输出后流入所述预冷器，并与所述预冷器内的所述冷媒进行热交换。

8、结合本技术的第一方面，在一可选实施方式中，所述第一涡流线路还连接有：

9、第一流量传感器，其连接于所述冷凝器与预冷器之间，并用于监测流入所述冷凝器与预冷器中的低温气体流量；

10、第一节流阀，其连接于所述第一涡流管与气源之间，所述第一节流阀基于所述第一流量传感器监测的流量调节所述气源的进气量；

11、所述第二涡流线路还连接有：

12、第二流量传感器，其连接于所述端口与蒸发器之间，并用于监测流入所述端口的气体流量；

13、第二节流阀，其连接于所述第二涡流管与气源之间，所述第二节流阀基于所述第二流量传感器监测的气体流量调节所述气源的进气量；

14、温度传感器，所述温度传感器连接于所述蒸发器与端口之间，并用于检测输入所述端口的气体温度。

15、结合本技术的第一方面，在一可选实施方式中，所述第一涡流线路还连接有：

16、第一输出子线路，其连接所述第一涡流管的高温输出端；

17、第一排出子线路，其连接有第一流量控制阀，所述第一排出子线路的输入端连接所述第一输出子线路，所述第一流量控制阀用于限制所述第一涡流管输出的高温气体的排出量；

18、第一高温子线路，其输入端连接所述第一输出子线路，输出端流向所述端口；

19、第一三通阀，其分别连接所述第一输出子线路、第一排出子线路和第一高温子线路；

20、所述第二涡流线路还连接有：

21、第二输出子线路，其连接所述第二涡流管的高温输出端；

22、第二排出子线路，其输入端连接所述第二输出子线路，所述第二排出子线路上连接有第二流量控制阀，所述第二流量控制阀用于限制所述第二涡流管输出的高温气体的排出量；

23、第二高温子线路，其输入端连接所述第二输出子线路，输出端流向所述端口；

24、第二三通阀，其分别连接所述第二输出子线路、第二排出子线路和第二高温子线路。

25、第二方面，本技术实施例提供了一种基于涡流技术的热交换系统的控制方法，所述热交换系统包括：冷媒线路，其上连接有供冷媒依次流经的压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器；第一涡流管与第二涡流管，所述第一涡流管与第二涡流管的低温输出端分别连接所述冷凝器与蒸发器；所述控制方法包括：

26、在所述热交换系统进行制冷过程中，确定冷媒是否存在于所述冷媒线路上；

27、当确定所述冷媒位于所述冷媒线路上时，所述第一涡流管运转，所述第一涡流管输出的第一低温气体输入所述冷凝器，并在所述冷凝器中与所述冷媒进行热交换，所述冷凝器中的所述冷媒的温度高于所述第一低温气体的温度；

28、所述第二涡流管运转，所述第二涡流管输出的第二低温气体输入所述蒸发器中，所述第二低温气体在所述蒸发器内与所述冷媒进行热交换后输出并流向端口，所述蒸发器中的所述冷媒的温度低于所述第二低温气体的温度。

29、结合本技术的第二方面，在一可选实施方式中，所述控制方法还包括：

30、所述第一涡流管输出的所述第一低温气体与所述冷凝器中的所述冷媒进行热交换后输入预冷器，并与所述预冷器中的所述冷媒进行热交换，所述预冷器中的所述冷媒的温度高于经过热交换后的所述第一低温气体的温度。

31、结合本技术的第二方面，在一可选实施方式中，所述热交换系统还包括第一流量控制阀、第一三通阀、第二流量控制阀和第二三通阀，所述第一流量控制阀与第一三通阀连接于所述第一涡流管的高温输出端，所述第二流量控制阀与第二三通阀连接于所述第二涡流管的高温输出端；

32、所述控制方法还包括：

33、当所述端口处的气体温度小于预设温度阈值时，调节第一流量控制阀与第一三通阀并使得所述第一涡流管输出的高温气体流向所述端口，以及调节第二流量控制阀与第二三通阀并使得所述第二涡流管输出的高温气体流向所述端口，以中和所述蒸发器输出的低温气体。

34、结合本技术的第二方面，在一可选实施方式中，所述热交换系统还包括第一流量控制阀、第一三通阀、第二流量控制阀和第二三通阀，所述第一流量控制阀与第一三通阀连接于所述第一涡流管的高温输出端，所述第二流量控制阀与第二三通阀连接于所述第二涡流管的高温输出端；所述控制方法还包括：

35、停止所述压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器制冷循环；

36、调节第一流量控制阀与第二流量控制阀，以及调节第一三通阀与第二三通阀，使得第一涡流管与第二涡流管输出的高温气体中和所述第二涡流管输出的低温气体，且中和后的气体温度在设定温度阈值内。

37、结合本技术的第二方面，在一可选实施方式中，所述控制方法还包括：

38、经所述第一涡流管输出的第一低温气体流入所述冷凝器与预冷器，以对所述冷凝器与预冷器进行蓄冷。

39、结合本技术的第二方面，在一可选实施方式中，所述热交换系统还包括第一节流阀与第二节流阀，所述第一节流阀与第二节流阀分别连接于所述第一涡流管与第二涡流管的入口端；所述控制方法还包括：

40、第一节流阀基于第一流量传感器监测的气体流量调节气源的进气量，所述第一流量传感器用于监测流入所述冷凝器与预冷器内的气体流量；

41、第二节流阀基于第二流量传感器监测的气体流量调节所述气源的进气量，所述第二流量传感器用于监测流入所述蒸发器内的气体流量。

42、本技术实施例所提供的一种基于涡流技术的热交换系统及控制方法，该热交换系统利用第一涡流管与第二涡流管分别与冷媒线路中的冷凝器与蒸发器实现热交换，能够快速实现低温气体的输出，提高了热交换系统的制冷效果及节能环保效果；另外，第一涡流管与第二涡流管还大大减小了该热交换系统所占用空间。

43、本技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本技术的实践了解到。